Il Grafene, tutto quello che può fare il materiale del futuro
Nel 2010 Andre Geim e Konstantin Novoselov ricevettero il premi Nobel per la Fisica per le loro ricerche sul grafene.
Nel 2004, i due scienziati ottennero dalla grafite, quella che comunemente troviamo nelle matite, questo materiale dalle proprietà eccezionali.
Scienza, fantasia e ironia dietro l’invenzione del grafene: Andre Geim e Konstantin Novoselov
Avevano solo 52 anni Andre Geim e 36 anni Konstantin Novoselov quando il comitato dei Nobel di Stoccolma li premiò per aver scoperto "il primo materiale a due dimensioni".
Sorsero molte domande su quello che poteva implicare quella scoperta, la prima sorprese gli stessi scienziati, cosa ci si può fare?
Andre Geim rispose:
"Non lo so. È come presentare un pezzo di plastica a un uomo di un secolo fa e chiedergli cosa ci si può fare: un po' di tutto, penso".
Geim è nato in Russia, ma parla freddamente del suo Paese natale per come veniva etichettato e insultato per essere di origini tedesche ed ebree, oggi è cittadino olandese.
Novoselov è invece cittadino russo ed inglese. Entrambi lavoravano all'Università di Manchester.
Andre Geim affronta il suo lavoro, e le varie interviste rilasciate dopo il premio con una certa giocosa ironia.
Fra le sue ricerche vi fu quella della "rana volante", nella quale, sperimentando sulla levitazione diamagnetica, mise all'interno del campo magnetico il piccolo anfibio che sollevò in aria.
Per questo l'università di Harvard lo premiò con Ig-Nobel considerati gli anti-Nobel assegnati alle ricerche divertenti, apparentemente inutili e, talvolta, ridicole.
I due scienziati giunsero alla scoperta di questo materiale mentre indagavano sulle proprietà elettriche della grafite.
Gejm e Novosëlov utilizzarono dello scotch per compiere un'esfoliazione meccanica della grafite.
In pratica con il nastro adesivo strapparono strati sempre più sottili da un pezzo di grafite che poi fu possibile trasferire in un substrato e analizzare.
Così si resero conto che lo spessore era di un solo atomo: avevano isolato il grafene.
Da allora di questo materiale se ne sente parlare spesso ogni qual volta vengono annunciate delle novità tecnologiche.
Ma cos’è il grafene?
Gli atomi di carbonio del grafene hanno una struttura a celle esagonali disposti su uno strato monoatomico e pertanto bidimensionale.
Le sorprendenti proprietà del grafene gli permettono di condurre elettroni più velocemente del silicio, di condurre il calore e di essere praticamente impermeabile alle molecole e a tutti i gas.
È trasparente e interagisce con luce di qualsiasi colore, è un superconduttore elettrico grazie alla sua struttura esagonale
È il materiale conosciuto più resistente al mondo e contemporaneamente molto flessibile.
Grafene e Graphene Flagship
Sul grafene, sin dalla sua scoperta, c’è stata una corsa delle aziende più orientate alla ricerca a brevettare i possibili sviluppi tecnologici con questo materiale.
Nel nostro uso quotidiano, tuttavia, ancora fatichiamo a vedere una presenza di oggetti realizzati con questo materiale.
Per superare questo divario fra scoperte scientifiche provate solo in laboratorio e il loro utilizzo pratico in Europa è nato il Graphene Flagship.
L'Unione Europea nel 2013 pose sul piatto della bilancia un budget di 1 miliardo di euro per creare appunto Graphene Flagship che deve sostenere e sviluppare le ricerche sul materiale.
L’intenzione è di coordinare gli sforzi di oltre 150 partner in 20 paesi europei e portare nella vita di tutti i giorni oggetti realizzati con il grafene.
Sfruttare finalmente le proprietà uniche del grafene potrebbe portare un aumento dei posti di lavoro, una diminuzione del consumo energetico e moltissimi vantaggi per la salute.
Le future applicazioni del grafene
Alcuni ricercatori del Politecnico di Milano, dell’University of Cambridge e dell’Istituto Italiano di Tecnologia in collaborazione con il progetto Graphene Flagship hanno scoperto la capacità:
"generare luce alla terza armonica ottica con efficienza controllabile elettricamente".
Lo studio pubblicato su Nature Nanotechnology che dimostra la capacità del grafene di “accendersi a comando, generando luce di nuovi colori con una efficienza controllata elettricamente” permetterebbe di realizzare nuovi dispositivi per le comunicazioni ottiche.
Ma anche in campo privato c’è, come accennato, chi, appoggiandosi a dei brevetti, porta avanti progetti che riguardano l’utilizzo del grafene.
Un’azienda italiana ha preparato dei circuiti da stampare nei tessuti che sfruttando le proprietà del materiale saranno in grado di regolare la temperatura del corpo.
Ma le "proprietà elettriche" del grafene si fanno particolarmente interessanti nello sviluppo delle batterie e dell'energie in genere.
Le attuali batterie hanno tre grandi problemi: la durata della ricarica, i tempi di ricarica e le volte che possiamo ricaricarle.
Ci sono delle start-up molto innovative e dei big del settore che si stanno concentrando particolarmente sui tempi di ricarica:
che ne pensate di una batteria che si ricarica in soli 5 minuti?
La Toshiba è uno dei colossi che sta sperimentando in questo, anche se c’è da dire che i costi previsti per ora sembrano abbastanza alti.
Nell’Università della Florida le ricerche riguardano i cicli di ricarica delle batterie che potrebbero diventare teoricamente infiniti.
Ma le applicazioni sono moltissime, superiori a quelle della plastica a cui l’aveva paragonata il suo inventore.
Si potranno produrre schermi leggerissimi e resistenti, fibre ottiche e, per un’energia più pulita, pale eoliche e pannelli solari efficientissimi.
Tutto questo potrebbe essere il futuro con il grafene, sperando che esca dai laboratori, non resti negli annunci sui giornali e irrompa nelle nostre vite magari non facendo i danni ecologici della plastica.
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